Máquinas Eléctricas para Mecatrónica

Instituto Tecnológico de Costa Rica

Área Académica de Ingeniería Mecatrónica

Curso:

Máquinas Eléctricas para Mecatrónica

Profesor:

Greivin Barahona Guzmán

Proyecto de Investigación

Tema: Calidad de la energía y sus implicaciones en las máquinas eléctricas

Estudiantes:

María Fernanda Ávila Marín (2014089607)

María Paula Estrada Murillo (2015182249)

David L. González Agüero (201016703)

Geancarlo Mena López (2014080997)

Sebastián Pérez Campos (2015083814)

Luis Fernando Sánchez Garita (2014079862)

Karen Solano Murillo (2013012186)

Introducción        4

Objetivos        5

General        5

Específicos        5

Calidad de la energía        6

Definición        6

Factores a considerar        7

Variables que inciden en la calidad energética        7

Interrupciones/distorsiones de voltaje        7

Variación de voltaje de corta duración        7

Variaciones de tensión de larga duración        8

Corrientes armónicas        8

• Sobrecalentamiento y pérdida de aislamiento térmico (efecto Joule)        9

• Desclasificación        9

• Aumento de pérdidas magnéticas por Histéresis y corrientes parásitas        9

Transitorios        10

Implicaciones en las máquinas eléctricas        10

Efecto de los armónicos en las máquinas eléctricas        11

Efecto en el funcionamiento y eficiencia de los transformadores        12

Efecto en el funcionamiento y eficiencia de los motores de CA        12

Efecto en el mantenimiento del equipo        13

Métodos para la corrección de problemas de calidad de energía        15

Diseño de equipos de carga        15

Diseño del sistema de suministro de energía eléctrica        15

Instalación de filtros de potencia y armónicos        16

Uso de compensadores dinámicos de voltaje        16

Instalación de Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI/UPS)        17

Dependencia de la energía de reserva        18

Estabilizadores de Tensión        18

El Transformador Ferroresonante        18

Estándares internacionales        19

IEEE 519-2014        20

IEEE 141-1993        23

IEEE 1159-2009        24

IEEE 1100-1992        26

IEEE C62.41-1991        26

IEEE C62.45-2002        26

ANSI-IEEE C57.110-1986        26

ANSI C84        27

NFPA 70        27

Otros estándares:        27

FIPS PUB 94:        27

UL 1449, 1283, 489, 198, 1363:        28

Estándares EMI de alta frecuencia        28

Curvas CBEMA e ITIC        28

Legislación en Costa Rica        28

Instrumentos para medir la calidad de la energía        30

Innovación tecnológica de la energía        32

Conclusiones        34

Bibliografía        35

Introducción

Actualmente el suministro de energía eléctrica es una parte vital de cualquier industria, sin importar el área de desarrollo de la misma. Las máquinas empleadas cuentan con ciertas características y requerimientos para funcionar de la mejor manera, entre los cuales está ser alimentadas con energía de calidad. Existen diversas variables que influyen en la calidad de la energía. Una de las más problemáticas corresponde a los armónicos en la red.

El equipo que se emplea en los sistemas industriales es susceptible a daños o pérdidas energéticas si el suministro eléctrico no cumple con los parámetros necesarios. Cualquier reparación necesaria implica pérdidas económicas para las compañías, debido a la afectación en la eficiencia de las máquinas. Esto genera costos adicionales no solo en la parte económica, sino también en el ámbito legal y ambiental.

En este trabajo se busca explicar cuáles son las implicaciones que un suministro de energía de baja calidad puede tener en diversas máquinas eléctricas, y analizar algunos de los criterios bajo los cuales se puede decir que existe una buena calidad energética, así como las posibles medidas que pueden ser aplicadas con el fin de mitigar estas consecuencias.

Objetivos

General

Comprender el concepto de calidad de la energía, así como los  efectos adversos que puede tener una baja calidad energética en las máquinas eléctricas.

Específicos

• Definir la calidad de la energía
• Conocer qué normas internacionales regulan la calidad de la energía.
• Establecer variables que inciden en la calidad energética.
• Comprender el efecto de dichas variables en algunas máquinas eléctricas.
• Enunciar medidas aplicables para contrarrestar los efectos nocivos de la baja calidad energética.

Calidad de la energía

Definición

Para definir qué es calidad de energía se debe tener en cuenta que, según el marco de referencia, la definición puede variar. Cada sistema de estandarización puede contar con definiciones diferentes, basadas en qué se considera más importante para decir que el suministro tiene buena calidad.

A nivel general se puede definir como una ausencia de interrupciones, sobretensiones o deformaciones producidas por armónicas en la red y variaciones del voltaje RMS suministrado al usuario. Todo esto incide en la estabilidad del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico.

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